Bientôt une interface logicielle universelle
- et française - pour la robotique mondiale ?
Christophe
Jacquemin 20/01/07
Nous
n'avons cessé de le dire : le marché de la robotique
personnelle (robots jouets, robots assistants, robots compagnons)
représente un formidable marché. Selon les experts(1),
en croissance actuelle de 10 % par an, ce marché atteindra
2,5 millions d’unités en 2008, avec un pic attendu
dans la période 2008-2010, le marché augmentant
ensuite à un rythme assez proche de celui de l’informatique
personnelle depuis 20 ans.
Dans ce cadre, la start-up française GOSTAI souhaite
devenir à terme l'une des leaders mondiales en matière
de système de contrôle pour les robots personnels.
Son atout : le développement du langage de programmation
innovant(2) URBI (Universal
Real-time Behavior Interface), langage d’intelligence artificielle
simple pour des applications en robotique. Actuellement disponible
en version RC1, ce langage mis au point par Jean-Christophe
Baillie au Laboratoire d’Electronique et d’Informatique
de l’ENSTA(3) a été
présenté au CES qui s'est tenu du 7 au 10 janvier
à Las Vegas(4).
Cette interface logicielle universelle pour la robotique - et
simple d'utilisation - permet de contrôler n’importe
quel robot au niveau hardware (moteurs, capteurs, camera…)
et software (reconnaissance de visages, de la voix(5),…).
Basé sur un langage de script puissant, URBI (distribué
avec ses librairies sous licence GNU) peut être interfacé
avec de nombreux langages de programmation connus (C++, Java,
Matlab,…) et de nombreux environnements systèmes
(Windows, Mac, Linux). Innovation, standardisation, portabilité,
flexibilité, modularité (multiplateforme) et facilité
d’apprentissage et d’utilisation : voici des atouts
susceptibles de séduire à terme l'ensemble des
grands fabricants mondiaux, mais aussi les fabricants de jouets
tels Wow Wee ou Lego (Lego Mindstorms), voire les producteurs
de jeux vidéos(6).
URBI
sera utilisé sur le premier robot humanoïde français
- Nao [nom de code actuel AL05](7)
- à usage domestique et destiné au grand public
que développe actuellement la start-up Aldebaran Robotics
dirigée par Bruno Maisonnier.
Véritable concentré de technologie, et conçu
dans un premier temps à des fins ludiques, ce robot sera
capable d’interactions avec son propriétaire et
évolutif en termes de co
mportements
et de fonctionnalités. Autonome, il sera notamment doté
de la synthèse et de la reconnaissance vocale, de la
reconnaissance anthropométrique, pourra se connecter
via Wifi à internet. Embarquant un PC sour Linux, il
sera livré en standard avec des comportements de base,
qui pourront être enrichis (via des outils graphiques
simples), faisant de ce robot un compagnon autonome pour toute
la famille. Et, de compagnon, il passera ensuite vers une vraie
fonction d’assistance pour les tâches quotidiennes
(surveillance, télé-assistance, informations,
lien réel-virtuel…).
La
commercialisation de ce robot humanoïde est annoncée
pour la fin du deuxième semestre 2007.
(1)
Notamment ceux de l'UNECE [United Nations Economic Commission
for Europe], organisme affilié à l'ONU.
(2) Basé sur une architecture client/serveur, URBI intègre
au cœur du langage le parallélisme indispensable
à la robotique ainsi que des mécanismes de contrôle
temporel et des séparateurs pour sérialiser ou
paralléliser les commandes, des possibilités de
trajectoires complexes et de gestion événementielle
adaptées à l’intelligence artificielle (l'architecture
distribuée et modulaire permet de «plugger»
des composants (vision, voix, planification…) soit à
bord du robot, soit à distance par Wifi.
(3) Ecole nationale de techniques avancées. Le
langage URBI est notamment en cours d'implémentation
sur le robot HRP2 du japonais Kawada Industries, livré
récemment au CNRS [voir
notre actualité du 09/06/06]. Un atout qui
devrait permettre à URBI de prendre toute sa dimension
et de séduire le constructeur japonais.
(4) Voir http://www.cesweb.org/default.asp
et http://www.roboticsevents.com/CES_Robotics_TechZone_2007/
(5) En cette matière, Gostai s'est adressé à
la société Acapela pour offrir une solution de
synthèse vocale la plus fluide et proche possible de
la voix humaine. Cette collaboration industrielle doit permettre
d’animer vocalement, en français et en anglais,
les interfaces des robots avec des voix très naturelles,
agréables et intelligibles. L’objectif est ambitieux
: réunir les conditions pour la création d’un
ordinateur "social".
(6) Interfaçage possible d'URBI aux jeux vidéos.
(7) Ce projet a été lancé début
2005 et vise à mettre à la disposition du grand
public, pour un prix abordable (2000 euros ?), un petit robot
humanoïde (hauteur de l'ordre de 50 cm) disposant de fonctions
mécaniques (23 degrés de liberté), électroniques
et cognitives dignes des prototypes de recherche. Aldereban
Robotics qui dispose aujourd'hui d'un prototype avancé
fonctionnel est entré dans la phase d'optimisation de
la partie software et de la mécanique, préparant
l'industrialisation.
Pour
en savoir plus :
Gostai : http://www.gostai.com/
Aldereban Robotics
: http://www.aldebaran-robotics.com/
Robots
arctiques autonomes pour l'exploration subglaciaire profonde
Jean-Paul
Baquiast 20/01/07
Dans
l'océan arctique, entre le Groenland et la Sibérie,
s'étend le Gakkel Ridge, à une profondeur de 5.000
mètres. Une expédition arctique y a découvert
l'existence d'évents hydrothermaux. On suspecte que,
comme bien d'autres dans les grands fonds, ceux-ci doivent abriter
des formes de vie originales. Cette vie serait d'autant plus
originale que depuis 65 millions d'années cette partie
de l'Arctique aurait été séparée
des mers avoisinantes par le Mid-atlantic Ridge.David Akin,
chercheur de l'université Collège Park, Maryland,
entreprend actuellement d'explorer ces évents. Mais il
doit disposer de gros moyens car les sites sont protégés
par une épaisse glace de surface, qui empêche de
procéder à des explorations téléguidées
à partir d'un navire en positionnement dynamique.
David
Akin s'est associé avec le Woods Hole Oceanographic Institution
(Mass) et le Centre National Hydrographique de Southampton (UK)
pour faire construire deux robots autonomes spécialisés
qui vont travailler en tandem. Ces AUV (Autonomous Underwater
Vehicles) devront, comme les robots spatiaux des prochaines
générations, opérer sans assistance extérieure.
En effet, l'eau ne permet pas les transmissions radio, ainsi
que le savent les sous-mariniers. Les signaux acoustiques, pour
leur part, s'atténuent très vite avec la distance.
Par ailleurs, le brise-glace d'assistance, qui perforera la
banquise pour immerger les robots, ne pourra rester à
poste de façon stable car il sera entraîné
par la dérive de l'ice-shield. De plus le trou regèlera
très vite. Enfin, les sources hydrothermales ne sont
pas actuellement localisées avec précision. On
mesure la difficulté de l'opération.
La
mission se déroulera en deux phases : les AUV devront
d'abord identifier sans ambiguïté les sources
hydrothermales puis localiser le navire d'assistance pour
rapporter l'information. Il faudra que les robots retrouvent
seuls l'emplacement approximatif du navire, en évitant
de se faire piéger dans les reliefs sous-marins de la
glace. A courte distance, ils pourront être guidés
par sonar jusqu'à une aire d'eau libre percée
dans la banquise. Dans une seconde phase, ayant vaincu cette
première et considérable difficulté, ils
redescendront prélever des images et des échantillons
de la vie sous-marine locale, qui seront alors analysés
sur le navire ou à terre.
On
ne décrira pas ici le détail de l'équipements
des robots ni la façon très originale par laquelle
ils coopéreront pour mener à bien leurs missions.
Disons seulement qu'ils seront dotés d'une
intelligence adaptative les rendant aptes à des tâches
de plus en plus précises. Pourquoi ne pas réutiliser
ultérieurement ces solutions pour l'exploration
des océans glacés de la Lune jupitérienne
Europa ? Les promoteurs d el'expédition y pensent. Mais
ils ne semblent pas très communicatifs sur ces aspects
sensibles.
Ajoutons
pour notre part qu'il faudra veiller à ne pas souiller
le site par des formes de vie contemporaines, si l'on
veut vraiment étudier des organismes datant du Crétacé.
Le problème de la pollution se posera de la même
façon qu'il s'est posé concernant
les projets d'exploration du lac fossile Vostok en Antarctique.
Pour en savoir plus
Voir NewScientist, 13/01/07, p. 25
Woods Hole Oceanographic Institution
http://www.whoi.edu/
National Oceanography Centre http://www.soc.soton.ac.uk/
Le
stockage de l'énergie électrique par des
batteries en flux continu
Jean-Paul Baquiast 20/01/06
On
sait qu'un des handicaps de l'énergie électrique
est qu'elle ne peut pas être stockée de telle façon
que les excédents produits à certains moments
puissent être redistribués quand la consommation
dépasse la production. La solution la plus généralement
pratiquée est celle de l'interconnexion par des réseaux
géants ou grids reliant des centres de production et
de consommation dont les pics ne sont pas simultanés.
Ce problème est posé à tous les électriciens,
qu'ils fassent appel aux centrales à énergie fossile,
au nucléaire ou à la houille blanche. Mais à
plus petite échelle, il se pose aussi aux gérants
des sites de production d'électricité d'origine
éolienne ou solaire. Il n'y a rien de plus inconstant
que le vent et le soleil. De plus, ils font souvent défaut
au moment où la demande est la plus forte. Le stockage
de l'énergie électrique par l'intermédiaire
de batteries est pratiqué ici et là, mais le procédé
est coûteux, lourd et de faible capacité.
Or il semble qu'une solution soit en voie d'être
trouvée pour résoudre cette difficulté
et rendre les batteries véritablement utilisables pour
emmagasiner de l'électricité, ceci pratiquement
sans limite. La solution est apparemment simple. Encore fallait-il
y penser. Il s'agit du système dit des batteries
en flux continu (flow batteries) aujourd'hui expérimenté
avec succès en Australie, dans une ferme éolienne
installée à King Island, près du détroit
de Bass. En résumant beaucoup, on dira que le procédé
consiste l'électrolyte « déchargé
» après usage par un électrolyte chargé
conservé dans un réservoir aussi grand que l'on
veut. Lorsque le vent souffle, les éoliennes chargent
les batteries dont l électrolyte est progressivement
transvasé dans les réservoirs. Quand il ne souffle
plus, les batteries alimentent les consommateurs et, au fur
et à mesure de la décharge de leur électrolyte,
se réapprovisionnent à partir du réservoir.
Nous passons sur les nombreux problèmes qu'il a
fallu résoudre, notamment pour obtenir un liquide électrolyte
adéquat, à base de sulfate de vanadium, puis aujourd'hui
de bromure de vanadium. Il a fallu résoudre aussi des
problèmes de fuites et de synchronisation des cycles.
Ceci étant, la solution, selon ses promoteurs, peut être
adaptée à toutes les tailles de batteries et de
moteurs électriques, y compris dans le transport. Elle
reste plus coûteuse que la production d'électricité
à partir de pétrole, mais les coûts, comme
toujours en ce qui concerne les énergies renouvelables,
devraient diminuer avec le nombre des utilisateurs.
Cet exemple, s'il se révèle généralisable,
montre que l'optimisme n'est pas toujours illusoire,
lorsque l'on envisage les solutions technologiques permettant
de faire face à la grande crise climatique. L'imagination
des inventeurs n'a jamais dit son dernier mot.
La technologie des batteries en flux continu, développée
par l'Université de Nouvelle Galles du Sud, est reprise
actuellement par VRB Power Systems, basée à Vancouver.
Un site devrait être implanté en Europe, auprès
de la ferme éolienne de Sorne Hill, en Irlande.
Pour en savoir plus
Voir NewScientist,
13/01/07, p. 41
VRB Power Systems
http://www.vrbpower.com/
Progrès
dans l'ingénierie biologique ou biologie synthétique
Jean
Paul Baquiast 16/01/07
L'ingénierie
biologique ou biologie synthétique consiste à
analyser l'effet de certains gènes sur les phénotypes,
à isoler ces gènes et à les réintroduire
dans les génomes d'autres organismes. Ce travail fait
méthodiquement conduit à réaliser de véritables
boîtes à outils de gènes qui, réutilisés
individuellement ou assemblés en chaînes, permettent
de construire artificiellement des êtres vivants nouveaux,
dont les propriétés pourraient être utiles.
Le
concours international organisé par le MIT en novembre
2006 (International Genetically Engineered Machine Competition
ou iGEM) a permis à des dizaines d'équipes, dont
certaines composées d'étudiants, de confronter
leurs créations. Ainsi a été présenté
une culture de e.coli qui, loin de sentir mauvais comme
il est d'usage dans cette sympathique espèce, sentait
la banane, après importation de gènes provenant
de ce non moins sympathique fruit. Au-delà de ces exemples
qui paraîtront anecdotiques, on mesure l'extraordinaire
puissance future (voire les risques à conjurer) de la
biologie synthétique.
Pour
en savoir plus
http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?id=17716&ch=biotech
L'interconnexion
des neurones visuels chez la mouche
Jean-Paul Baquiast 16/01.07
Une mouche volant dans un corridor modifie constamment l'environnement
perçu par ses yeux, puis par son cerveau. A ce niveau,
une aire visuelle dite Lobula analyse les informations reçues
afin de contrôler et corriger en retour le vol de la mouche.
Ce processus apparemment complexe résulte en réalité
d'une connexion directe entre deux neurones, le HSE à
droite et le H2-Zelle à gauche.
C'est ce qu'on montré
des chercheurs du Max Planck Institute for Neurobiology à
Martinsried près de Munich, au terme d'expérimentations
dont la difficulté n'échappera pas.
Le modèle de communication mis en évidence ne
sera pas sans doute utilisable pour expliquer l'intégration
des données visuelles dans les cortex des animaux plus
complexes, mais elle pourra au moins servir à proposer
des algorithmes implémentables dans des appareils techniques,
notamment des robots. On voit donc l'intérêt considérable
de telles recherches.
Pour en savoir plus
Article
de presse du Max Plank Institute de Neurobiologie
Une
probable mise en évidence de la matière noire
Jean-Paul
Baquiast 11/01/07
Comme l'a dit un membre du COSMOS Survey, regarder l'univers
avec les instruments dont nous disposons équivaut à
photographier une ville de nuit. On ne voit que les fenêtres
éclairées et les lampadaires. L'essentiel de la
matière de la ville, les immeubles, les rues, les fenêtres
non éclairées, n'est pas visible. Aujourd'hui,
quand on observe le ciel, on n'identifie que les étoiles
et les corps célestes émetteurs de rayonnements
radio. On ne peut pas apercevoir l'essentiel de la structure
de l'univers, composée de ce que l'on nomme désormais
avec de plus en plus d'insistance la matière noire. Celle-ci,
pour des raisons mystérieuses, demeure encore invisible.
Pourtant elle n'est pas loin de nous et fait sentir ses effets
gravitationnels en permanence. Ce serait elle en effet qui maintiendrait
la cohésion des galaxies, dont la masse calculée
au vu des étoiles qui la composent, ne serait pas suffisante
pour compenser la force centrifuge de dispersion due à
leur rotation. Comment progresser dans la connaissance de cette
matière noire ?
Pour
répondre à cette question, l'une des plus fondamentale
de la cosmologie moderne, une équipe internationale vient
de publier des résultats qui paraîtront peut-être,
avec quelques années de recul, véritablement révolutionnaires.
Un groupe international de chercheurs américains, allemands
et français a réalisé indirectement une
carte de la matière noire correspondant à une
petite portion du ciel. Ce travail a été réalisé
dans le cadre d'un programme de surveillance du ciel (COSMOS)
confié aux caméras du télescope spatial
Hubble.
Cinq cent soixante-quinze images à haute résolution
de cette région ont été prises. Elles révèlent
non pas la matière noire mais les déformations
de trajectoire, relevant du principe de la lentille gravitationnelle,
que sa présence en amas impose à la lumière
des étoiles la traversant (astigmatisme cosmique).
Le groupe a obtenu une représentation en 3 dimensions
décrivant des formations de matière invisible
reliées entre elles par un réseau de filaments
(image ci-contre), tout comme l'est la matière observable
et lumineuse de l'Univers. La vue obtenue ressemble alors à
ce que serait une photo de la ville évoquée ci-dessus,
mais prise de jour, avec tous les détails visibles. La
carte produite est dérivée d'une observation plus
étendue réalisée par le télescope
Hubble, le Cosmic Evolution Survey (COSMOS), sous la direction
d'une équipe internationale de 70 astronomes encadrés
par le Dr Nick Scoville, de Caltech.
Le
COSMOS Survey a couvert une surface suffisamment étendue
(9 fois la surface de la pleine lune) pour faire apparaître
les grandes structures filamenteuses de la matière noire.
Pour donner la vision en 3D, les observations de Hubble ont
été combinées avec celles du Very Large
Telescope européen et avec des images fournies par le
télescope Subaru du Japon et le télescope franco-canadien-hawaïen
de Hawaï. Cette carte, qui visualise des structures remontant
à la moitié de l'âge de l'univers, permet
également de comprendre l'évolution de la matière
noire, qui s'agglomérerait en amas avec le temps sous
l'effet de la gravité. De même, elle révèlerait
les processus de formation des galaxies influencés par
la présence de cette matière noire.
De
plus, la mise en évidence de la création des amas
donne des informations sur l'énergie noire, qui
exerce une force de répulsion s'opposant à
la force gravitationnelle. La combinaison de ces deux forces
produirait la répartition de matière visible et
de matière noire telle qu'elle résulte des
observations. Tout ceci conforte les hypothèses actuelles
relatives à la formation des structures en amas de l'univers,
ayant fait suite à la répartition homogène
de matière caractérisant l'univers primordial.
Ces résultats, et d'autres que nous ne résumons
pas ici, on été publié dans le numéro
en ligne de Nature du 7 janvier 2007. Les auteurs en sont R.Massey
(CalTech), J.Rhodes (JPL and CalTech), R.Ellis (CalTech), N.Scoville
(CalTech), A.Leauthaud (Laboratoire d'Astrophysique de
Marseille), A.Finoguenov (Max-Planck Institute), P.Capak (CalTech),
D.Bacon (Institute for Astronomy in Edinburgh), H.Aussel (Service
d'Astrophysique), J.P. Kneib (Laboratoire d'Astrophysique
de Marseille), A.Koekemoer (STsI), H.McCracken (Institut d'Astrophysique
de Paris), B.Mobasher (STsI), S.Pires (Service d'Astrophysique),
A.Refregier (Service d'Astrophysique), S.Sasaki (Physics
Department Ehime University), J.L. Starck (Service d'Astrophysique),
Y.Taniguchi (Ehime University) & J.Taylor (Department of
Physics and Astronomy, Univ. of Waterloo).
Pour
en savoir plus
Article
de l'ESA : http://www.esa.int/esaCP/SEMZ6GSVYVE_index_0.html
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